如何将 FILE** 变量设置为标准输出？

Question

我的生产代码样机：

/* version 1 */
#include <stdio.h>
FILE** fout = &stdout;
int main() {
     fprintf( *fout, "hello\n" );
}

在 gcc 下工作正常，但据报道无法在 mingw 下编译（需要左值作为一元 '&' 操作数）。

我见过Is setting a FILE* equal to stdout portable?;我明白了

/* version 2 */
#include <stdio.h>
int main() {
    FILE* fout = stdout;
    fprintf( fout, "hello\n" );
}

将是完全有效的。但是，我需要预设一个全局变量。不幸的是，

/* version 3 */
#include <stdio.h>
FILE* fout = stdout;
int main() {
    fprintf( fout, "hello\n" );
}

不适合替换版本1；它甚至不能在 gcc 下编译（第 2 行：初始化元素不是常量）。

知道如何将标准输出放入在 main() 启动之前初始化的变量中吗？

Answer 1

在 Linux (glibc) 中，stdout 的定义如下：

extern struct _IO_FILE *stdout;

所以，你可以用它做任何你想做的事情。

然而，在 MinGW 上，stdout 是这样定义的，在 stdio.h：

#define stdout  (&_iob[STDOUT_FILENO])

唉，这不是您可以获取地址的东西，而且，正如您所发现的，它不是您可以在全局初始化程序中使用的东西。 :-(

问题的根源在于 C 标准规定这些应该是宏，这意味着任何可移植程序都不应该对里面的内容做任何假设。所以，恐怕没有简单的方法可以避免以编程方式阅读stdout。这就是为什么许多库需要lib_initialize() 函数，该函数必须在其他任何事情之前调用。

C++ 确实允许全局变量的构造函数，并且在 main 之前自动调用这些构造函数，即使对于库也是如此。使用gcc 可以破解 C 程序来做同样的事情，但这是一个邪恶的把戏，我不记得该怎么做了。

我会这样做：

#include <stdio.h>
FILE* fout = NULL;

int my_library_function() {
    if (!fout)
      fout = stdout;
    fprintf( fout, "hello\n" );
}

这不是一个大的效率问题：无论如何你都必须加载fout，并且与零进行比较非常便宜。

Answer 2

根据C standard (7.21.1)，stdout 是一个宏，它是“指向文件的指针”类型的表达式。它不一定是全局变量。它不是可移植的 C 来获取它的地址 --- 它在 gcc 中工作，但在 mingw 中不工作，如您所见。

使用您的代码的第二个版本 --- 这是可移植的。

如果您将fout 的初始化移到main 内，第三个也可以：

/* version 3 */
#include <stdio.h>
FILE* fout;
int main() {
    fout = stdout;
    fprintf( fout, "hello\n" );
}

此初始化不能与fout 的声明结合使用，因为stdout 不是（至少，不一定）一个常量表达式。

如果你想要一个FILE ** 指针，使用：

/* version 4 */
#include <stdio.h>
FILE* mystdout;
FILE** fout = &mystdout;
int main() {
     mystdout = stdout;
     fprintf( *fout, "hello\n" );
}

但同样的原因，mystdout 的初始化不能在其声明处。

Answer 3

我认为这不是一个好主意，因为文件描述符通常不可移植。此外，它使库函数的实现非常低级，否则您将很难同步文件描述符和FILE 指针。

但是，正如@JoachimWuttke 明确询问的那样，这是我在之前评论中的想法：

/* version 5 */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int fdout = 1;

void use(FILE *fout)
{
  fdout = fileno(fout);
}

void printing() {
  const char msg[] = "hello\n";
  write(fdout, msg, sizeof(msg)-1);
}

int main() {
  printing(); // this one goes to stdout
  FILE *f = fopen("output.txt", "wt");
  use(f);
  printing(); // this one goes to "output.txt"
  printing(); // this one too
  fclose(f);
  use(stdout);
  printing(); // this one goes to stdout too
  return 0;
}